возникает там, где заряд получает энергию, а падение напряжения происходит там, где заряд теряет энергию. Таким образом, сумма ЭДС — это общая электрическая энергия, образующаяся в замкнутом контуре на единицу заряда, а сумма падений напряжения — это общая электрическая энергия, потребляемая в замкнутом контуре на единицу заряда.

Для замкнутого контура с ЭДС Е1, Е2, Е3 и т. д. и сопротивлениями R1, R2, R3, и т. д. второй закон Кирхгофа можно записать в виде следующего уравнения:

Е1 + Е2 + Е3 +… = i1R1 + i2R2 + i3R3 +…,

где i1, i2, i3 и т. д. — силы тока в проводниках с сопротивлением R1, R2, R3 и т. д.

Примечания.

1. ЭДС и сила тока имеют отрицательное значение, если они направлены в сторону, противоположную направлению замкнутого контура.

2. Второй закон особенно полезен при анализе цепей с более чем одним узлом. В общем случае для цепи с ? узлами нужно рассмотреть ? замкнутых контуров, составляя для каждого свое уравнение. Получаем ? линейных уравнений для определения силы тока в г) узлах.

См. также статьи «Последовательное и параллельное соединение проводников», «Сопротивление».

ЗАКОНЫ ОБРАТНЫХ КВАДРАТОВ

Закон обратных квадратов — закон, согласно которому некая физическая величина, например интенсивность излучения или напряженность поля в определенной точке, обратно пропорциональна квадрату расстояния до этой точки. Так, интенсивность излучения электрической лампы, распространяемого равномерно во всех направлениях, уменьшается в четыре раза, если расстояние до лампы увеличивается в два раза. Суть таких законов в том, что некая физическая величина распространяется из центра равномерно во все стороны. Таким образом, детектор этой величины при удалении от центра регистрировал бы все меньше и меньше ее проявлений. Представьте себе сферу, в центре которой находится источник излучения или поля. На расстоянии r от центра количество излучения или напряженность поля распределяется по поверхности сферы, которая равна 4 кг. Таким образом, это количество, приходящееся на единицу площади сферы, обратно пропорционально площади ее поверхности и, следовательно, обратно пропорционально r2.

Закону обратных квадратов подчиняются следующие физические характеристики.

• Интенсивность излучения точечного источника = k/r, где k — постоянный коэффициент, r — расстояние до источника при условии, что излучение не поглощается веществом, окружающим источник. Для источника, испускающего энергию излучения со скоростью W, k = W/4?, поскольку все излучение проходит через поверхность сферы 4?r2 на расстоянии r от источника. Следовательно, интенсивность излучения определяется как количество его энергии, проходящее через единицу площади в секунду. Отсюда I = W/4?r2.

• Напряженность электрического поля Е на расстоянии r от точечного заряда Q в вакууме определяется по формуле: Е = Q/4??0r2. Из Q исходят силовые линии поля. На расстоянии r влияние заряда Q должно распределиться по поверхности 4?r2, поэтому напряженность поля пропорциональна Q/4?r2.

• На расстоянии r от центра сферы массой М, сила гравитационного поля g = GM/r2. Силовые линии вне М направлены к центру М. Обратная пропорциональность r свидетельствует о том, что гравитационное поле должно равномерно покрывать поверхность сферы с таким радиусом.

См. также статьи «Гравитационное поле 1», «Электрическое поле 1».

ЗАРЯД И ТОК

• Электрический ток — это поток заряженных частиц. В металлах переносчиками заряда служат электроны, перемещающиеся к положительно заряженному концу металлического проводника. Сила электрического тока измеряется в амперах (А). За 1 А принята сила электрического тока, который, проходя по двум параллельным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади поперечного сечения, расположенным на расстоянии 1 м в вакууме, вызывает между ними силу, равную 2,0х10– 7 ньютонов на каждый метр длины.